Reparacin de turbina de vapor

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Captulo: Reparacin de turbinas de vapor conceptos bsico.

Descripcin de las partes que constituyen la turbina de vapor; cilindro de turbina interior y exterior, cargadores de diafragmas y sellos, sellos terminales e interpasos, bloques de toberas, diafragmas y cajas de sellos, guas de conduccin de cilindros, pedestales, chumaceras de apoyos y de empujes, deflectores de aceite y de vapor, girador, rotores y acoplamientos. Las turbinas de vapor estn constituidas por dos partes principales; la parte giratoria- el rotor y la parte estacionaria- el estator. El estator (cilindro), est constituido por pedestales, cargadores, bloques de toberas, diafragmas y sellos y en ocasiones por el sistema de distribucin de vapor y por el condensador.Los pedestales de la turbina sirven como apoyo del cilindro y de los rotores. Los cilindros de las turbinas normalmente se fabrican en dos mitades unidas entre s por la unin horizontal y apretadas mediante tornillos y esprragos. Para garantizar la coincidencia plena de ambas mitades, en la unin horizontal se practican orificios guas con esprragos especialmente construidos para ello.

Las turbinas que se construyen con parmetros de vapor vivo, que superan las 90 atm. y los 500 C y que poseen cilindros de alta y media presin con recalentamiento intermedio, normalmente estn construidos con cilindros interiores. Los cilindros interiores tambin son unidos por la unin horizontal. Las turbinas que se construyen con cilindros interiores tienen la ventaja de disminuir las tensiones trmicas e hidrulicas que sufre el metal del cilindro y como consecuencia el espesor de las bridas de la unin horizontal y, adems, facilitar la aceleracin del arranque con un calentamiento ms uniforme.

Dentro del cilindro estn maquinados los encajes de los cargadores, diafragmas y sellos. Algunos cilindros como los de las mquinas de reaccin tienen ranuras para insertar los alabes estacionarios y otros cilindros por razones tecnolgicas tienen cargadores que agrupan sellos y diafragmas, esto facilita conformar el espacio y ubicar las extracciones de forma ms compacta, tambin disminuye considerablemente la cantidad de tornillos lo que agiliza el mantenimiento.

Para impedir la fuga del vapor hacia el ambiente o las prdidas entre los pasos y para evitar la penetracin del aire en el cilindro sometido al vaco se construyen sistemas de empaquetadura o de sellaje. Las cajas de sellos ubicadas en el exterior del cilindro se llaman estufas

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Captulo: Sistema de sellaje.

El sistema de sellaje de las turbinas puede ser de diferentes formas:

Cuando el rotor posee las lminas empotradas en forma de anillos; en estos casos las cajas correspondientes pueden tener los laberintos fijos torneados o encajes para los segmentos elsticos con la misma configuracin.

Cuando el rotor posee las ranuras labernticas; en estos casos las cajas de sellos estarn conformadas por segmentos con las lminas conformadas y empotrados.

Existen otros tipos de sistemas de sellaje, entre los que se destacan los sellos hidrulicos, esto se usa sobre todo en la estufa trasera de los cilindros de baja presin y forman junto con el rotor un sistema de anillo hidrulico evitando la salida del vapor y la penetracin del aire.

La mitad inferior de los cilindros de las turbinas pequeas se apoyan directamente en el fundamento de hormign armado o en pedestales construidos para ello. Las grandes turbinas se apoyan en los pedestales y su cilindro de baja presin se apoyan en placas bases fundidas en el hormign armado.

S tenemos en cuenta que al poner en funcionamiento una turbina de 100 MW, la misma se calienta desde la temperatura ambiente hasta una temperatura de 535 C. en la parte de alta y media presin. Podemos apreciar en el instrumento de expansin total que la turbina se dilata 32mm. hacia el pedestal de regulacin, queremos sealar con esto, que si no se toman ciertas medidas, la turbina puede cambiar su alineamiento y su centramiento entre partes fijas y mviles provocando una avera de graves consecuencia. Para evitar que esto ocurra se toman un conjunto de medidas, las cuales permiten que la turbina se dilate libremente, sin perder su geometra.

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Captulo: Dilatacin y bloque de toberas y diafragma, pedestales.

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Todas las turbinas tienen su punto fijo en el centro del cilindro de baja presin, esto permite la dilatacin en dos direcciones, hacia la excitatriz y hacia la parte delantera. Para mantener la dilatacin lineal y no perder la alineacin de los cilindros, los pedestales se apoyan en una placa de acero con una chaveta central que permite la dilatacin de la turbina a todo lo largo de su eje.

Bloque de toberas y diafragma, pedestales

Dentro del cilindro como parte importante de la turbina se encuentran los bloques de toberas y diafragmas. El bloque de tobera es el elemento que dirige el vapor hacia el primer paso del rotor de la turbina y los diafragmas dividen el interior en pasos, cada uno de ello es portador de las paletas estacionarias que forman los canales donde se produce la expansin del vapor. Los bloques de toberas se fabrican formando segmentos fijados en su posicin por medio de tornillos o por canales construidos para este fin. Los diafragmas se fabrican en dos mitades, unidos entre s por la unin horizontal.

Cada diafragma est encajado en un encaje maquinado en el cilindro o en el cargador. Los diafragmas se apoyan en sus chavetas laterales y en su parte inferior posee una chaveta radial, que impide el giro del diafragma durante la explotacin de la mquina, este conjunto de piezas posibilita que el diafragma se mantenga centrado durante el trabajo de la turbina, a pesar de los cambios del flujo de vapor y del estado trmico de la turbina.

La posicin axial del diafragma, est determinada por los pines axiales que a su vez, evitan que los diafragmas se tranquen en su alojamiento. Algunas turbinas de bajos parmetros no utilizan estos pines y la posicin del diafragma queda definida por su espesor.

Los pedestales, estn diseados para sostener los cilindros y la lnea de ejes de las turbinas Las turbinas de un solo cilindro y de potencia relativamente baja, hasta 5MW, pueden fabricarse con pedestales fundidos con el cilindro, como una solo pieza, y las turbinas grandes, de mas de un cilindro y de potencias elevadas tienen pedestales de apoyos separados de los cilindros.

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Captulo: Chumaceras

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Dentro de los pedestales se encuentra una estructura, servida como apoyo del rotor, esta se llama chumacera. La chumacera es una pieza de acero o de hierro fundido formada por dos mitades unidas entre s con tornillos guas. La chumacera en su superficie cilndrica interior, posee un revestimiento de metal antifriccin (Babbit), para disminuir la fuerza de friccin entre el eje y la chumacera.

La mitad inferior de la chumacera est provista de tres tacones, dos laterales y uno inferior para realizar el centrado de la chumacera durante el alineamiento.

Por su forma exterior las chumaceras se disean de dos formas, cilndricas o esfrica, este ltimo diseo permite un auto ajuste pequeo a la lnea de flexin del rotor.

Para contrarrestar los grandes esfuerzos axiales provocados por el flujo del vapor, se construyen las chumaceras de empuje. Ellas son diseadas de varias formas, las de uso ms generalizados, es la de disco insertado o forjado en el rotor que estn en contacto con los tacones de empuje. Estos tacones de empuje son segmentos distribuidos radialmente y recubiertos con metal Babbit. Las chumaceras de empuje pueden ser combinadas o simplemente de empuje, las combinadas realizan la doble funcin de apoyo y de empuje, las simples realizan solamente la funcin de empuje.

S al referirnos que en los cilindros el punto cero de dilatacin se encontraba en el centro del cilindro de baja presin, el punto cero de dilatacin del rotor est precisamente en los tacones de empuje lado trabajo y los dos hacen que las dilataciones sean de direcciones opuestas.

Dentro de los pedestales se encuentran instalados tambin, los dispositivos ejecutores de distintas funciones, tales como; proteccin, regulacin, tuberas de suministros de aceites, dispositivos de control de desplazamientos y de temperaturas.

En el pedestal delantero o frontal generalmente se ubican los dispositivos de regulacin y la bomba principal de aceite.